Síla utahování šroubů: určení momentu

Pro zajištění spolehlivého spojení pomocí závitových spojovacích prvků je nutné použít kvalitní kování a správně utáhnout šrouby a matice. Před zahájením práce byste měli zjistit, jakou silou musíte šrouby vytáhnout. Utahovací moment šroubů je roven modulu síly, která působí na matici při šroubování na dřík šroubu.

Uvolněné nebo příliš utažené spojovací prvky vedou k různým negativním důsledkům. Co se může stát, pokud je krouticí moment šroubu nesprávně vypočten:

• samovyšroubování matic za provozu. Nezkušení mechanici pneumatik se například často stávají neopatrnými při utahování matic, což může vést k nečekanému uvolnění kola. Po návštěvě neznámého pneuservisu se vyplatí zkontrolovat dotažení matic pomocí klíče na kola;
• Pokud se uvolní matice na přírubovém spoji, může dojít k netěsnosti potrubí. Aby se zabránilo odvíjení matic na přírubových spojích, používá se rytec (kulatá řezaná podložka se speciálním čtvercovým profilem, vkládá se mezi matici a plochou podložku);
• pokud prodloužení šroubu překročí doporučené normy (od 0,03 do 0,15 mm na každých 100 mm délky), spolehlivost spojení se snižuje. To může způsobit oddělení dílů za normálních provozních podmínek spojovacího prvku.

Není třeba počítat točivý moment šroubů pomocí vzorců: potřebné informace jsou volně dostupné. Tabulka utahovacích sil pro metrické šrouby obsahuje hodnotu točivého momentu v Nm a také hlavní charakteristiky spojovacího prvku:

• průměr a stoupání závitu kování v mm;
• plocha průřezu tyče v mm;
• síla předběžného utažení šroubu.

Pro stanovení utahovacího momentu šroubů v hliníku a jiných materiálech pomocí tabulek s praktickými údaji (měřeno i v Nm) stačí znát pevnostní třídu a typ závitu kování.

Typy utahování šroubů

Šrouby jsou utahovány nekontrolovaným nebo kontrolovaným způsobem. V prvním případě instalační technik používá kladivo a vidlicový klíč. V tomto případě velitel určí, jakou silou utáhnout šrouby „podle oka“, na základě subjektivní zkušenosti. V tomto případě není možné zkontrolovat kvalitu spojovacích prvků.

Kontrolovanou metodou je použití kalibračního nástroje, který umožňuje utažení šroubů podle tabulky.

Kontrola utažení upevňovacích prvků

Doporučujeme provádět kontrolované utahování spojovacích prvků. Použitím dynamometrů získáte několik výhod:

• Přesné zatížení upevňovacích prvků vám umožní nestarat se o integritu hardwaru, matic a spolehlivost závitů.
• Rozložení zatížení během šroubování se stává rovnoměrným. To zajišťuje rovnoměrné stlačení v upevňovacích spojích a zvyšuje spolehlivost konstrukce jako celku.
• Eliminuje riziko úrazu při práci. Zařízení pomáhá vyhnout se nadměrné síle a usnadňuje a zajišťuje práci se spojovacími prvky.
• Ušetřete čas. Utažení matice trvá mnohem méně času než bez momentových nástrojů.
• Bez závad při provádění upevňovacích spojů.

Aby bylo zajištěno, že každý může utáhnout šrouby potřebnou silou, používají se momentové klíče. Dynamometrické přístroje jsou žádané ve všech oblastech stavebnictví, při opravách a výrobě automobilů, při montáži nábytku, domácích spotřebičů a v mnoha dalších oblastech. Existuje několik druhů tohoto nástroje:

• Momentový klíč klikacího typu je nejběžnějším typem nástroje. Když je dosaženo požadovaného utahovacího momentu šroubu, klíč cvakne a přestane přenášet krouticí moment do upevňovacího spoje. Maximální hodnota kroutící síly je nastavena předem.
• Šípový momentový klíč – vyžaduje kontrolu nad působící silou během používání. Hlavní nevýhodou je, že požadovanou hodnotu síly nelze nastavit předem. To je zvláště nepohodlné, pokud je třeba instalovat upevňovací prvky na těžko dostupné místo. Princip činnosti nástroje: rukojeť se stupnicí se pohybuje do určitého úhlu. Klíčový ukazatel zůstává pevný. Klíč na šíp není vhodný pro osobu bez zkušeností – vyžaduje profesionalitu a schopnost „cítit“ sílu při utahování matic.
• Digitální momentový klíč funguje stejně jako limitní klíč. Rozdíl je v tom, že síla utažení šroubu se měří pomocí elektronického mechanismu. Po dosažení požadovaného utahovacího momentu při šroubování matice zazní zvukový signál. Změnu kroutící síly v průběhu času můžete sledovat na digitálním displeji přístroje.

Když je třeba utáhnout šrouby s vysokou pevností, může být ke zvýšení točivého momentu zapotřebí další nástroj. Pro tyto účely je obvyklé používat multiplikační klíč. Tento nástroj je také užitečný pro utahování matic na těžko přístupných místech. Násobič by měl být zvolen s ohledem na vlastnosti momentového klíče. Odborníci doporučují koupit momentový klíč se silou, která je 5krát menší než u násobiče. Multiplikátor může mít libovolnou podobu – výběr závisí na osobních preferencích a snadném použití. Nemůžete použít multiplikační klíč bez momentového nástroje. To je ekvivalentní použití páky značné délky bez ovládání točivého momentu. Výsledkem může být příliš utažený upevňovací spoj.

Pokud potřebujete spočítat, jak moc utáhnout šrouby při výměně pneumatik na osobním nebo nákladním automobilu, můžete si do chytrého telefonu jednoduše nainstalovat speciální aplikaci. Vhodný software pro gadgety vydala společnost Bridgestone. Aplikace funguje velmi jednoduše: uživatel zadá značku vozu a obdrží hodnotu točivého momentu šroubů s potřebnými tolerancemi. Nyní nemusíte ukládat tabulky do cloudu ani s sebou nosit papírové pokyny – program vám řekne, jak utáhnout hardware v souladu s doporučeními výrobce.

Utahovací momenty šroubů – tabulka

Důležité upřesnění: jakákoli tabulka normalizovaných hodnot je vhodná pouze pro nové šrouby a matice, které nebyly dříve používány. Opakované použití závitových spojů zvyšuje tření v upevňovacím systému. Pokud rázový utahovák potvrdí, že jste šroub utáhli správným utahovacím momentem, nezaručí, že je upevňovací prvek bezpečný. Nepoužívejte použité kování k práci nebo opravám – jejich použití zvyšuje riziko nehod.

Utáhněte šroub bez momentového klíče

Je nebezpečné instalovat šrouby do auta okem bez měření vynaložené síly. Každý spojovací prvek použitý v konstrukci vozidla má určitou životnost. Spolehlivost upevňovacích jednotek a odolnost šroubových spojů proti opotřebení závisí mimo jiné na utahovací síle. Příliš utažené šrouby a matice jsou náchylné k zakysání. Nedostatečná utahovací síla může způsobit samovolné odšroubování kování, což může vést k nehodě. Momentový klíč však není vždy k dispozici a potřeba instalovat šrouby může nastat náhle.

Mezi motoristy je oblíbený life hack pro instalaci šroubů v případě, že potřebný nástroj není po ruce. Je-li známa utahovací síla šroubů, je vhodná kombinace běžného imbusového klíče a ocelárny pro řízení procesu montáže spojovacích prvků. Ruční váhy s nestejnoměrnou pákou a protizávažím se v každodenním životě používají k určení hmotnosti břemen bez závaží. K utažení šroubového spoje je lepší použít elektronickou ocelárnu: velikost použité síly se zobrazuje na digitální obrazovce, což zjednodušuje proces instalace.

Postup instalace šroubu pomocí ocelového yardu vypadá takto. Nejprve musíte najít vidlicový nebo nástrčný klíč. Ocelář je upevněn hákem k volnému konci klíče. Při utahování šroubu je důležité dodržovat dvě podmínky:

• úhel mezi klíčem a osou ocelárny by měl být 90°;
• údaje na ocelářské stupnici musí odpovídat momentu síly, který výrobce nastavil pro daný spojovací prvek.

Jak rozumíte tomu, jakou hmotnost v kilogramech by měl ocelár ukazovat při utahování šroubu? Ne vždy je možné najít klíč o délce 1 m V tomto případě je při výpočtu nutné provést úpravu délky ramene.

Proveďme výpočet na příkladu. Pomocí tabulky nebo pomocí aplikace zjistíme, že pro utažení určitého šroubu je třeba vyvinout sílu 28,8 Nm. Tento údaj odpovídá momentu síly potřebné k instalaci hardwaru pomocí klíče o délce 1 m Pokud máte nástroj dlouhý 15 cm, použijeme pro výpočet hmotnosti na ocelárně následující vzorec:

F=M/0,1 × L, kde F je hmotnost v kilogramech na ocelárně, M je utahovací síla převzatá z tabulky, L je délka klíče v cm Vypočítáme hodnoty na ocelárně pro náš případ: 28,8 Nm / 0,1 × 15 cm = 19,2 kg. Tuto hodnotu je nutné získat na ocelárně při utahování šroubu pomocí vidlicového klíče nebo klíče.

Důležitá nuance: předtím, než budete hledat ocelárnu a otevřený klíč na šroub, měli byste provést výpočty. Pokud je utahovací síla vyjádřena v desítkách kilogramů a vy si nejste jisti svými schopnostmi, měli byste jít hledat momentový klíč.

Řemeslníci zvládnou vyřešit problémy s utahováním šroubových spojů v garážovém servisu i bez klíče, pomocí kusu trubky s vyvrtaným průchozím otvorem a šroubováku. Možnost vhodná pro šrouby s lisovací podložkou. Systém vypadá takto: trubka se nasadí na hlavu kování, do průchozího otvoru se zasune šroubovák. Ocelový hák se zahákne do oka v rukojeti šroubováku a vyvine se potřebná síla. Je důležité si uvědomit, že tento přístup neposkytuje žádnou záruku spolehlivosti připojení: šrouby můžete utáhnout tak, abyste se dostali k čerpací stanici, ale pro pravidelnou práci musíte mít k dispozici momentový klíč.

Pro zajištění správných utahovacích momentů pro šrouby a matice je zapotřebí nástroj, který přesně měří sílu.

Aby se k rukojeti nepřipojoval externí dynamometr, je k dispozici poměrně pohodlné zařízení: momentový klíč. Mnoho automobilových nadšenců však neví, jak jej používat: zvláště pokud je nástroj vybaven regulátorem nastavení síly namísto měřící stupnice.

Navzdory jednotnému principu použití momentového klíče: poskytnutí dané síly při utahování spojovacích prvků je provozní technologie v různých modelech zásadně odlišná.

Konstrukce a princip činnosti momentového klíče

Nejprve se podívejme na měrné jednotky. Točivý moment se měří v newtonech na metr (Nm nebo Nm). Pro použití této hodnoty v praxi si stačí zapamatovat jednoduchou definici ze školního kurzu fyziky: 10 N.m. znamená sílu 1 kg působící na páku dlouhou 1 metr.

Jakákoli stupnice na momentovém klíči je označena přesně podle tohoto principu.

Podívejme se na různé konstrukce nástrojů.

Toto je nejlevnější možnost, pohodlná a snadno použitelná. Na rukojeti je stupnice označující hodnotu točivého momentu.

Ke čtyřhrannému hrotu jsou připevněny dvě tyče (pro instalaci nástrčných hlavic): páka a šipka. Při utahování upevňovacího prvku se rukojeť ohne v kalibrovaném úhlu.

V důsledku toho se měřítko posune vzhledem k pevnému ukazateli. Mechanik zaznamená požadovanou hodnotu v newtonech na metr a ve správný okamžik přestane utahovat.

Výhodou je nízká cena a možnost kontroly výsledku v „reálném čase“. Existují také nevýhody:

• poměrně vysoká chyba – až 8%;
• Kvalita práce velmi závisí na pevnosti rukou operátora. Vysoká pravděpodobnost nadměrného utažení matice.

Přesto je možné s takovým nástrojem pracovat a poměrně často se nachází v garážích automobilových nadšenců.

Typ indikátoru

Princip činnosti je stejný jako u spínače, ale zobrazení výsledku je přesnější. Hlava má otočný mechanismus se spirálovou pružinou. K ní je mechanicky připevněn ukazovací přístroj se stupnicí označenou v Nm.

Otočením páky mechanik vytváří sílu, která vychyluje rotační mechanismus. Točivý moment je zobrazován číselníkovým ukazatelem. Je vhodné používat takový momentový klíč pouze v otevřeném prostoru – když je indikátor vizuálně kontrolován.

Pokud potřebujete utáhnout upevňovací prvky ve skryté dutině, je lepší zvolit nástroj se zámkem na šipku. Po odstranění zátěže indikátor uloží naměřené hodnoty, poté se šipka pomocí tlačítka vynuluje.

Utahování probíhá ve fázích: s postupným zvyšováním síly. Chyba takového momentového klíče obvykle nepřesahuje 6 %.

Elektronický indikátor

Technologie je na první pohled stejná jako u ukazatele. Pružinový mechanismus v hlavě zaznamenává točivý moment, který se zobrazuje na elektronickém displeji.

Nejjednodušší příklady fungují tímto způsobem. Pokud ale chcete momentový klíč používat co nejefektivněji, je lepší pořídit si sadu s doplňkovými funkcemi.

Jaké možnosti mohou být na elektronické výsledkové tabuli?

• výběr jednotek měření (N.m., Kg/cm, Kg/m atd.);
• fixace maximálního výsledku (resetování tlačítkem);
• zvuková indikace.

Podívejme se blíže na poslední parametr:
Limit spouštění nastavíte předem. Po dosažení nastavené hodnoty točivého momentu se ozve bzučák. Nástroj s touto možností je vhodné použít, když je přístup omezený, když se práce skutečně provádí „dotykem“.

Chyba je cca 5% -6%, při vizuální kontrole výsledku je přesnost utažení stále závislá na pevnosti ruky.

Důležité! Pokud používáte momentový klíč s indikátorem (nezáleží na typu), je ovládání momentu na vás.

Nástroj zobrazuje pouze sílu působící na rukojeť. Neexistují žádná omezení utahování, takže neopatrná manipulace může poškodit servisovanou jednotku. Při práci s kritickými upevňovacími prvky (hlavy válců, sací a výfukové potrubí, rozvodové mechanismy) musíte být velmi opatrní.

Mechanismus klikání

Toto zařízení připomíná obyčejnou ráčnu pro nástrčné hlavice. Vnějším rozdílem je silnější rukojeť s vyznačenými dílky stupnice.

Jedná se o klasiku žánru – používá se jak v autoservisech, tak v osobních garážích. Můžete použít momentový klíč se zacvakávacím mechanismem bez obav z poškození upevňovacího prvku nebo instalovaného dílu.

Po dosažení nastavené hodnoty točivého momentu se aktivuje omezovač. Utažení matice (šroubu) nebude fungovat.

Jak systém funguje? Vnitřní struktura na obrázku:

Uvnitř hlavy je nasměrovaný převod (1), jako v obyčejné ráčně. Místo tradiční ráčny používá momentový klíč zajišťovací mechanismus (2). Principem jeho fungování není zastavit klouzání, ale omezit sílu.

Otočná část rukojeti (3) má instalační tyč (4), který je v odpruženém stavu. Jaro (5) drží blokovací mechanismus, dokud není překročena nastavená hodnota točivého momentu.

Poté západkový mechanismus zarážky sklouzne v obou směrech: nelze použít větší sílu, než je zvolená. Rukojeť se otáčí kolem hlavy a vytváří charakteristické cvakání.

Aby bylo pro mechaniky pohodlné používat momentový klíč, některé modely poskytují výměnné hlavy pro různé čtvercové velikosti.

Zkušení odborníci je však nedoporučují. Dodatečné připojení poskytuje mírnou vůli, což snižuje přesnost nástroje.

Hlavní výhodou klikacího mechanismu je relativně malá chyba v nastavení momentové síly. Ani u nejlevnějších modelů nepřesahuje toto číslo 4 %. Lze jej použít téměř naslepo při dosažení nastavené hodnoty uslyšíte cvaknutí.

S indikačním přístrojem zacházejte opatrně: držte jej pouze za rukojeť mimo stupnici a neotáčejte hlavou. Zacvakávací ráčny odpouštějí chyby: můžete pracovat oběma rukama, dokonce i pod úhlem ke šroubu.

Nevýhody systému ráčna-klik:
Měření (správněji omezení) utahovacího momentu probíhá diskrétně. Průběžné nastavení hodnoty není možné. Charakteristickým znakem je, že čím širší rozsah stupnice, tím větší (hrubší) krok.

To znamená, že chcete-li přesněji použít momentový klíč se zacvaknutím, musíte si zakoupit několik kopií nástroje: pro různé rozsahy.

Praktická aplikace: jak správně používat nástroj

Indikátorová zařízení nezpůsobují žádné potíže. Stačí si přečíst hodnoty a vidět točivý moment. Ale klikací mechanismus vyžaduje zvyknutí si a správné pochopení značek na stupnici. Hrubé hodnoty jsou vyznačeny na pevném hřídeli rukojeti. Přesné dělení na soustružnické části.

Na obrázku jsou značky 98 Nm a 2 Nm (na otočné rukojeti). Hodnoty se sčítají: konečná hodnota je 100 Nm. Pro dotažení šroubů kol auta takovým momentovým klíčem (např. hodnota 120 Nm) je potřeba nastavit 112 Nm na pevné rukojeti a 8 Nm na otočné části.

Pokud rozumíte obecnému principu, bude použití nástroje pohodlné.

Existují různé možnosti označení:

V tomto případě pro všechny typy rukojetí platí obecné pravidlo: blokovací kolečko se na konci odšroubuje, nastaví se hodnota, po které se mechanismus znovu utáhne. Většina momentových klíčů tohoto typu je ještě jednodušší.

Ráčna se neotáčí, jen slyšíte hlasité cvaknutí. V zásadě se tím nic nemění: po charakteristickém zvuku stačí přestat bafnout.

Utahovací momenty šroubů a matic jsou uvedeny v pokynech pro opravy a údržbu vozidla. Tabulka není univerzální: spojovací prvky se stejným metrickým rozměrem mohou mít různé indikátory na různých jednotkách.

Dokonce i utahovací moment šroubů kol u vozů stejného výrobce (montovaných na stejné platformě) se může lišit. Například Volkswagen Passat je 120 Nm a jednoplatformový Volkswagen Sharan 170 Nm.

Důrazně doporučujeme dodržet tovární nastavení, jinak může dojít k poškození součástí a dílů. Jsou ale situace, kdy informace nejsou k dispozici. V takových případech pomůže tabulka pro utahování šroubů momentovým klíčem.

Tabulka točivého momentu univerzálního šroubu

Závislost se udává nejen na průměru a stoupání závitu. Jednou z důležitých vlastností je pevnostní třída. Toto omezení je spojeno s tzv. tekutostí kovu, kdy deformace může vést k porušení alespoň závitu a maximálně hlavy šroubu (závrtné tyče).

Důležité! Hodnoty uvedené v tabulce se vztahují pouze na sílu upevňovacích prvků.

Je nepřípustné používat tento návod při montáži komponentů a dílů automobilu a zejména ráfků kol! Utahovací momenty pro spojovací prvky stanovené výrobcem nesouvisí pouze s pevností šroubů.

Může utrpět geometrie součásti a těsnost těsnění. Provozní podmínky ložisek a těsnění se změní.

Jak používat momentový klíč, video návod

Závěry:
• K použití momentového klíče není vyžadován vysokoškolský diplom. Stačí porozumět veličinám, ve kterých se točivý moment měří.
• I ten nejlevnější model stačí k provedení většiny prací ve vaší garáži.